Han pasado más de 20 años desde que el Honda Insight introdujeron los autos híbridos eléctricos modernos en Europa.
Esas peculiares máquinas se adelantaron años a su tiempo y, si bien la popularidad de los autos eléctricos ha aumentado y disminuido en las dos décadas intermedias, los híbridos nunca han tenido tanta demanda como en la actualidad.
¿Qué son exactamente los coches híbridos?
El término 'híbrido' se aplica a cualquier vehículo que tenga más de una forma de propulsión. En una pequeña cantidad de autos europeos, eso ha significado un motor diésel emparejado con un motor eléctrico, pero todos los autos híbridos ahora a la venta en España combinan gasolina o diésel y energía eléctrica. La mayoría de los híbridos pueden conducir usando solo el motor de gasolina/diésel , solo el motor eléctrico o una combinación de ambos.
¿Cuáles son los beneficios de los coches híbridos?
Los primeros automóviles híbridos se anunciaron como máquinas ecológicas que salvan el planeta y obtuvieron un gran número de seguidores entre los compradores conscientes del medio ambiente y los primeros amantes de la tecnología. Incluso hoy en día, el ahorro de combustible y emisiones sigue siendo el principal beneficio de conducir un híbrido.
Antes de considerar comprar un vehículo híbrido, asegúrese de leer nuestra publicación: Comprar un automóvil híbrido usado: esto es lo que debe buscar.
Los automóviles híbridos usan menos combustible porque la energía residual se almacena en una batería a bordo para ser reutilizada por el motor eléctrico para impulsar el automóvil. Eso significa que el motor de combustión se puede usar a potencia reducida, funcionar a su velocidad más eficiente o apagarse por completo. Se quema menos combustible y se envían menos emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por el tubo de escape, lo que contribuye a una mejor calidad del aire local.
Los ahorros de combustible de los autos híbridos son mayores en la conducción urbana con paradas y arranques, cuando el frenado regenerativo (más sobre eso en un minuto) se usa repetidamente para recargar la batería y se minimiza el uso del motor. A velocidades de crucero en carretera, un automóvil híbrido generalmente depende casi exclusivamente del motor de gasolina, por lo que el consumo de combustible es mucho más cercano al de un vehículo de propulsión convencional.
Los híbridos pueden proporcionar un par motor a baja velocidad para mejorar la aceleración, la conducción todoterreno y el remolque.
Recientemente, los fabricantes de automóviles han comenzado a promocionar los beneficios de rendimiento de un tren motriz híbrido (un tren motriz es la combinación de componentes que impulsan el automóvil y transfieren esa potencia a las ruedas). Los motores eléctricos producen su par máximo (fuerza de torsión) inmediatamente, a diferencia de un motor de combustión, cuyo par máximo suele llegar a velocidades más altas del motor. Esto significa que los sistemas de propulsión híbridos pueden ofrecer mucho torque a baja velocidad, lo cual es excelente para la aceleración, la conducción todoterreno y el remolque.
Las pickup híbridas como la F-150 PowerBoost de Ford o la Tundra i-Force Max de Toyota no mencionan la palabra "híbrida" en el nombre porque se venden principalmente por sus beneficios de rendimiento y no por su ahorro de combustible.
Al igual que los vehículos eléctricos puros (EV), los híbridos pueden beneficiarse de ser más suaves y silenciosos para conducir que las alternativas de motor de combustión. El par de baja velocidad del motor eléctrico lo ayuda a acelerar rápidamente para alejarse de un semáforo. Hay menos ruido y vibración debido a un motor de altas revoluciones y algunos híbridos usan el motor eléctrico para suavizar los cambios de marcha. Especialmente a bajas velocidades, el automóvil funciona casi en silencio durante el tiempo en que se apaga el motor de gasolina.
Componentes de automóviles híbridos: motor, motor eléctrico, transmisión
Hay diferentes configuraciones de sistemas de propulsión híbridos, pero todos los híbridos contienen variaciones del mismo conjunto básico de componentes. En primer lugar, está el familiar motor de gasolina, que a menudo se reduce en comparación con los modelos no híbridos, lo que ahorra más combustible, ya que un motor eléctrico puede compensar la potencia perdida.
En lugar del ciclo Otto regular, los motores de gas en un sistema híbrido a menudo funcionan con el ciclo Atkinson, durante el cual la válvula de admisión se cierra más tarde para aumentar la eficiencia. Como resultado, el motor produce menos potencia, pero nuevamente, el motor eléctrico elimina fácilmente el déficit.
En los automóviles híbridos se utilizan diferentes tipos de transmisión, desde CVT planetarias hasta transmisiones automáticas de convertidor de par convencionales y transmisiones manuales de doble embrague. Los automóviles también contienen uno o más motores eléctricos, que pueden estar ubicados dentro de una transmisión o en un módulo separado.
Coloque un motor eléctrico adicional en el eje trasero en una configuración híbrida, como en el Toyota RAV4 Hybrid, y podrá lograr la tracción total (AWD) sin necesidad de transmitir mecánicamente la tracción del motor desde la parte delantera del automóvil hacia la parte trasera. ahorrando combustible y liberando espacio dentro del habitáculo.
Uno o más de los motores también funcionarán como generador. Girado por las ruedas giratorias al frenar, convierte la energía normalmente perdida por los frenos de fricción como calor en energía eléctrica para recargar la batería de alto voltaje. Esto se conoce como "frenado regenerativo" y se encarga de gran parte del frenado en un automóvil híbrido. Los frenos de fricción convencionales, generalmente discos y pastillas, complementarán el frenado regenerativo durante las paradas más duras.
Este video rápido de 2 minutos de Ingeniería explicada desglosa la configuración y la funcionalidad clave del frenado regenerativo:
Componentes del coche híbrido: batería y electrónica
La batería de transmisión de alto voltaje también se carga con la energía del motor. Se utilizan diferentes capacidades de batería y químicas en diferentes automóviles híbridos, de acuerdo con la potencia requerida y el espacio de embalaje disponible. Las baterías de iones de litio más densas en energía pero también más caras que se ven en los vehículos eléctricos como los Tesla son menos comunes en los automóviles híbridos, en particular los fabricados por Toyota, que aún favorecen la química de hidruro de níquel-metal (NiMH), más antigua pero bien probada.
Otros componentes del sistema incluyen el inversor, que convierte la corriente CC en CA, por ejemplo, para alimentar el motor eléctrico. También hay un convertidor de CC/CC, que convierte la potencia de CC entre el alto voltaje utilizado para el motor de accionamiento y 12 V para el sistema eléctrico de bajo voltaje. Los autos híbridos conservan este sistema, incluida una batería tradicional de 12 V, para alimentar accesorios como los faros y el sistema de infoentretenimiento. Finalmente, hay unidades de control electrónico para asegurar que el complejo sistema híbrido funcione como un todo.
A continuación, un vistazo a la configuración de un vehículo híbrido convencional con un motor de combustión interna y un motor/generador eléctrico:
Tipos de motores híbridos
A partir de este menú de componentes, diferentes coches híbridos despliegan una variedad de soluciones técnicas. Estos configuran los elementos de manera diferente y varían el número y la ubicación de los motores eléctricos y el tipo de transmisión, pero todos logran prácticamente el mismo objetivo: electrificar el tren motriz para ahorrar combustible y/o aumentar la potencia.
Incluso hay variaciones técnicas dentro de los productos de los fabricantes de automóviles individuales. Recientemente, nuevas arquitecturas híbridas de Ford y Toyota, diseñadas específicamente para su uso en vehículos RWD o AWD más grandes como Explorer o Tundra, entraron en producción junto con sus tecnologías existentes para automóviles y SUV más pequeños.
Los automóviles híbridos de la talla de Ford, Honda, Hyundai-Kia, Mitsubishi, Nissan y Toyota combinan a la perfección el motor de combustión y la energía eléctrica de diferentes maneras para impulsar el automóvil. Los cambios entre diferentes modos de propulsión generalmente ocurren sin necesidad de intervención del conductor, aunque algunos autos híbridos también tienen una anulación 'EV' que apagará el motor y conducirá el auto solo con electricidad, siempre que el modo eléctrico pueda cumplir con las condiciones de manejo de el momento y hay suficiente carga en la batería.
Híbridos suaves y enchufables
A diferencia de los híbridos normales o 'autocargables' (son lo mismo), los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) se pueden recargar enchufándolos a un enchufe eléctrico, así como mediante el frenado regenerativo y el motor de gasolina. Los PHEV se están volviendo cada vez más populares como una casa intermedia para los EV.
Los híbridos enchufables son una buena solución para los clientes que quieren viajar o conducir distancias cortas por la ciudad con energía eléctrica, pero que también necesitan la flexibilidad de un motor de gasolina para viajes más largos lejos de la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos.
En el otro extremo de la escala, los híbridos suaves como las pickup eTorque y los SUV de Ram y Jeep no pueden funcionar únicamente con energía eléctrica, pero aun así utilizan menos combustible que un sistema de propulsión convencional. Los híbridos suaves reemplazan el alternador con un motor-generador y agregan un paquete de batería pequeño, que a menudo funciona con un sistema eléctrico de 48 V. El motor-generador captura energía al frenar para recargar el paquete de baterías, que luego podría usarse para reiniciar rápidamente el motor en situaciones de parada y arranque, suavizar los cambios de marcha, mantener cargada la batería normal de 12 V o agregar par de baja velocidad al gas. motor.
El futuro de los híbridos
No todos los fabricantes de automóviles han adoptado la tecnología híbrida. Algunos, como General Motors y Volkswagen con el nuevo crossover ID.4 , están saltando directamente a los EV.
La buena noticia es que otros fabricantes de automóviles están redoblando su apuesta por la tecnología híbrida. Hyundai-Kia tiene varios modelos nuevos a la venta. Mitsubishi ha renovado su Outlander PHEV más vendido y Ford ha híbrido su nueva camioneta compacta, la Maverick. Luego está Toyota, que fabrica los híbridos más vendidos. En 2021, los modelos electrificados representaron más de una cuarta parte de todas las ventas de vehículos. La marca está ampliando su gama de híbridos para 2022 con la presentación de la Tundra i-Force Max y, próximamente, una Sequoia SUV de tamaño completo con el mismo sistema de propulsión.
Los híbridos ofrecen una excelente manera de reducir sus facturas de combustible y las emisiones de GEI del tubo de escape o agregar potencia, sin comprometer la practicidad de un motor de gasolina a bordo para viajes más largos. Esperamos que los automóviles híbridos y SUV de bajo consumo de combustible se sitúen junto a los vehículos puramente eléctricos emergentes en el corazón del mercado automotriz en los próximos años.